车钩缓冲装置连挂冲击模拟试验对比分析

马 青 春

(中车长春轨道客车股份有限公司 国家轨道客车工程研究中心车体研发部，吉林 长春 130113)

现代车辆设计越来越重视整车的耐冲击能力，所以在设计之前，对车钩缓冲装置进行连挂模拟计算是必备的，但是对于模拟计算偏差却难以准确把握。本文将根据多个不同研究机构对某地铁车辆车钩缓冲装置连挂冲击模拟计算和试验数据进行对比分析，得出车钩连挂模拟分析与实际情况的偏差，并给出相关建议。

1 车钩缓冲装置连挂模拟计算

1列6辆编组列车分别以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的速度与施加停放制动静止的另外1列6辆编组列车进行连挂。图1为车辆和车钩布置示意图，图1中全自动车钩和半永久车钩缓冲装置行程相同。

Mc.带司机室动车(重38 t)；Mn.不带司机室动车(重36 t)；*.全自动车钩；-.半永久车钩。

研究机构A和B分别以4 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h的连挂速度实施车辆的连挂冲击，车钩缓冲装置冲击时的双侧缓冲器行程和峰值力理论模拟计算结果见表1。

表1 不同研究机构双侧缓冲器行程和峰值力模拟计算结果

由表1可以看出，对于同一模拟计算不同的研究机构有一定偏差，行程模拟计算偏差较小，冲击时个别峰值力偏差较大，总体平均偏差率分别为4.55%和5.03%。

2 试验

车钩缓冲装置缓冲器静压试验是型式试验必备的一项，其目的是验证缓冲器的静态性能。车钩缓冲装置模拟计算的理论基础通常来源于缓冲器静压试验或者动态冲击试验。

2.1 静压试验

研究机构A试验得到的缓冲器峰值力为695 kN，行程为99 mm；研究机构B试验测量的缓冲器峰值力为689 kN，行程为103 mm。试验结果表明，缓冲器峰值力偏差不大，基本符合理论预期。由于不同的缓冲器橡胶材质有一定的物理特性差异，所以存在少许偏差是可以接受的。图2为研究机构A缓冲器静压试验结果。

图2 研究机构A缓冲器静压试验结果

2.2 落锤试验

最能够反映车钩缓冲装置真实连挂冲击性能的是车钩动态试验。该试验能校核模拟计算的准确性和偏差程度也是理论计算的基础。研究机构A和B落锤试验产生的数据如表2和表3所示。

由表2和表3可以看出，试验结果与理论模拟计算的总体平均偏差率为2.67%～11.05%。

表2 研究机构A落锤试验结果

表3 研究机构B落锤试验结果

3 偏差分析

图3和图4分别为研究机构B模拟计算缓冲器行程和峰值力与实际落锤试验结果比较曲线。由图3和图4可以看出，缓冲器行程和峰值力的总体偏差率分别为5.7%和4.5%，曲线总体趋于线性，整体偏差不大。

图3 行程模拟计算与实际落锤试验结果对比

图4 峰值力模拟计算与实际落锤试验结果对比

通过对多家研究机构模拟及试验数据分析可知，车钩连挂冲击计算结果与实际产品动态性能存在一定的差异。研究机构B的动态落锤试验与模拟计算分析偏差较小，总体偏差率约为5%，模拟计算与实际冲击性能更加接近，更加准确。根据经验，相同连挂速度下缓冲器行程和峰值力模拟计算偏差率通常为5%～15%，由于材质原因，不同的缓冲器动态落锤试验结果也会有所不同，所以缓冲器行程和峰值力偏差率考虑为10%以内比较合理。对于实际地铁车辆连挂，建议考虑以低于模拟计算速度进行连挂。再加上司机人为操作的误差，所以偏差率要考虑到15%左右。

4 结束语

车钩缓冲装置连挂冲击模拟计算是车辆及车钩设计的一种有效的手段[1]，但目前还缺乏更多的试验和研究数据。本文对车钩缓冲装置连挂冲击模拟计算与实际动态试验存在的偏差进行了初步分析，希望能对铁路车辆设计加以验证，为探究车钩缓冲装置冲击特性给予一定的借鉴和帮助。